In_xAl_1-xN作为Ⅲ-Ⅴ族氮化物系列中一种禁带宽度可调范围最大的合金材料,禁带宽度可从0.7eV（InN）到6.2e V（Al N）内连续可调,发光波长能够从200nm（Al N）到1770nm（InN）变化,覆盖红外到紫外波段。In_xAl_1-xN具有临界击穿电压高,导热系数高,能抵抗强辐射以及化学性质稳定等优点,使其在高功率、高频电子设备及传感器中有着潜在的应用。利用基于第一性原理Material Studio软件研究组分可调的In_xAl_1-xN（x=0,x=0.25,x=0.5,x=0.75,x=1）合金。结果表明:In_xAl_1-xN（x=0,x=0.25,x=0.5,x=0.75,x=1）合金均为直接带隙,随着In组分x增加,晶胞体积变大,且晶格常数遵循Vegard变化规律;光学曲线显示,随着x的增大:主能量峰从9.58 e V向4.96e V低能量方向红移,从而证明了In_xAl_1-xN的电子之间跃迁能力比Al N好;介电常数增加;吸收光谱移至长波方向,即“红移”;能量损失函数强度减小,且逐渐移至低能方向。首先,对本征In_xAl_1-xN（x=0,x=0.25,x=0.5,x=0.75,x=1）合金进行Mg、Si、O掺杂。研究结果发现,Mg掺杂能使In_xAl_1-xN材料变为p型半导体,Mg替位式掺杂In（Mg-In掺杂）比Mg替位式掺杂Al（Mg-Al掺杂）更稳定,且抗损耗能力强,光学吸收效果好,但是在形成P型半导体方面Mg-Al效果更好。Si掺杂有利于In_xAl_1-xN变为n型半导体,Si-In掺杂比Si-Al掺杂更能稳定存在,但Si-Al抗损耗能力强,光学吸收效果好,更有力于形成n型半导体。同样,O掺杂能使In_xAl_1-xN为n型半导体,且导电性提高,O-Al掺杂与O-In掺杂使费米能级附近存在两条杂质态能级,但是O-N较O-In,O-Al更易形成,更能提高In_xAl_1-xN的导电性能,且在可见光区域的光吸收效果强,说明O-N更有利于形成n型半导体。同时发现,制备n型In_xAl_1-xN比p型所需能量低且易制备。其次,研究O₂、H₂吸附在In_xAl_1-xN（x=0.5）的（0001）面不同位置的吸附能、电荷转移等吸附性质。对于O₂吸附,吸附最稳定的位置为中心位,当周围In原子数多于Al原子数时,电荷转移量最多;O原子会与表面In、Al原子成键,使得In_xAl_1-xN材料表面形成氧化层,O₂吸附能够削弱表面态。H₂吸附最稳定的位置也为中心位,但H原子没有与表面的N原子有电荷转移,说明H₂与表面没有交互作用,为物理吸附,并且H₂吸附表面时并没有削弱表面态。最后,研究O₂吸附Mg掺杂In_xAl_1-xN（x=0.5）表面,无论是Mg-Al还是Mg-In掺杂,均形成稳定的化学吸附,且Mg-In吸附能明显提升。Mg掺杂能够提高In_xAl_1-xN和O₂之间的电荷传递,从而改进电荷在两者中的输运能力,更有效地增强In_xAl_1-xN与O₂的交互作用。